变电站自动化系统设计与实现

2022-09-10

一、前言

随着我国社会的快速发展, 对电力的需求也在急剧增加, 电力系统的安全、优质、稳定、可靠的运行直接影响着我们的工作和生活, 电力系统主要包括发电、输电、变电、配用电、调度等方面, 而变电站负责电能转换和电能分配的重要工作, 在整个电力系统中起着至关重要的作用, 而随着计算机技术、通信技术、自动化技术等的不断突破发展, 变电站自动化系统已进入全面实施应用阶段。

变电站自动化系统的发展分为四个阶段, 第一阶段:传统的自动化变电站阶段, 该阶段采用机械继电器, 实现简单的保护功能及自动化控制;第二阶段:综合自动化变电站阶段, 该阶段采用微机型继电保护装置, 使得自动化系统的保护性能、可靠性能得到大幅度提高;第三阶段:数字化变电站阶段, 该阶段将数字式通讯技术应用其中, 使得变电站自动化、网络化、标准化程度更高, 设备之间的通讯更加标准;第四阶段:智能化变电站阶段, 该阶段是将IEC61850标准贯彻于变电站的建设过程, 使得一次设备智能化、二次设备网络化, 将变电站构成“三层两网”结构, 本文主要简述变电站自动化系统发展的第四阶段, 即智能变电站的结构设计。

二、变电站自动化系统—智能变电站

智能变电站将IEC61850标准贯彻于变电站的建设过程, 并通过安装智能化设备、利用在线监测及智能分析等功能, 为运行人员及时准确的提供运行数据及状况, 保证各设备及整个变电站安全、稳定、可靠的运行。目前, 较为典型的智能变站有吉林长春500kv变电站、陕西延安750kv变电站、湖南金南110kv变电站等。

智能变电站设计主要体现在一次设备智能化、二次设备网络化 (构成“三层两网”的系统结构) 。

(一) 一次设备智能化

智能化一次设备 (智能化变压器、智能化高压断路器) 主要由传感器、执行器、智能组件构成, 通过传感器采集信号传输至智能组件、处理后传送至执行器, 来完成设备相关的测量、控制、监测、保护等功能, 提高设备运行管理质量、增加设备使用寿命、为设备检修及远程自动化提供便利条件。

(二) 二次设备网络化

智能变电站通过局域网实现二次设备之间的信息交互、对系统进行优化整个, 在保证变电站安全、稳定的运行下, 减少维修、维护的工作量。如图1所示, 智能变电站以“三层两网”结构实现系统自动化功能, 其中三层指站控层、间隔层、过程层, 两网指的是过程层与间隔层、间隔层与站控层之间的以太网, 其中站控层是数据信息统一的存取平台、用于信息的采集、存储、处理、上送等, 发挥智能设备之间的数据互通, 实现自动化、就地及远程操作等功能;间隔层由保护、测控、表记等设备组成、用于故障时快速处理及分析记录等;过程层 (即设备层) 由一次设备和二次设备构成、主要完成变电站电能的分配、变换、传输等功能。“三层两网”的结构全面实现了设备的运行状态、传输数据、检修策略与电力调控中心的互动, 保证变电站安全、稳定、可靠的运行。

在智能变电站中还有一些智能辅助设备, 从结构上体现在图1中间隔层中其他IED, 从功能内容上如表1所示, 这些子系统由智能辅助控制系统监控平台控制、实现各子系统之间的联动控制, 使得智能变电站自动化程度、智能化水平有所提高, 也方便工作人员操作。

三、结束语

电力系统的安全、优质、稳定、可靠的运行影响着社会的经济发展, 智能变电站的出现加大了变电站自动化的程度, 智能变电站将IEC61850标准贯彻于变电站的建设过程, 使得一次设备智能化、二次设备网络化, 起到优化设备配置、提高设备自动化程度、预知设备故障、降低设备投入成本等作用, 也为工作人员减少大量的设备维修、运行维护的工作量。

【相关链接】

智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备, 以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求, 自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能, 同时, 具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。智能即为人性化, 就是把变电站做成像人在调节一样, 当低压负荷量增加时变电站送出满足增加负荷量的电量, 反之变电站送出电量随之减少, 确保节省能源。

摘要：变电站负责电能转换和电能分配的重要工作, 在整个电力系统中起着至关重要的作用, 而智能变电站的出现, 优化了设备配置、提高设备自动化程度、预知设备故障、降低设备投入成本, 保证变电站更加安全、优质、稳定、可靠的运行, 推动了社会的快速发展。

关键词：变电站,自动化,智能,设计